Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Study of molecular perturbations in humans by coronavirus disease (COVID-19) through metabolomics and cheminformatics
No full textEn 2019 surgió un nuevo coronavirus denominado SARS-CoV-2, el agente causal de la enfermedad del coronavirus o COVID-19. A pesar de la vacunación y del tratamiento con fármacos antivirales, algunos sujetos experimentan síntomas severos y mueren. Estudios sugieren que la respuesta del hospedero (principalmente aquella del sistema inmune) contribuye al desarrollo de las complicaciones observadas. Sin embargo, poco se conoce de las perturbaciones que la patología causa en sistemas y órganos, más allá del sistema inmune. En este trabajo se propuso estudiar las perturbaciones moleculares que los sujetos con la COVID-19 experimentan comparado con sujetos sin la enfermedad, a través de una aproximación metabolómica. El proyecto consistió en la realización de un estudio piloto conformado por dos cohortes; 14 sujetos hospitalizados con diagnóstico de la COVID-19 (prueba positiva al SARS-CoV-2 por RT-PCR; denominados como “pacientes”) y 10 sujetos sin sintomatología de la enfermedad (trabajadores del hospital; denominados como “grupo control”). Muestras de plasma y orina de ambas cohortes fueron recolectadas para ser analizadas por cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS2), quimioinformática y análisis estadísticos univariantes y multivariantes. No se observaron diferencias significativas entre las variables clínicas y demográficas entre ambas cohortes. De manera general, los resultados sugieren un mayor cambio en el metaboloma (conjunto de metabolitos) de la orina entre pacientes y sujetos sanos, mientras que el metaboloma del plasma distingue mejor a los pacientes con y sin ventilación mecánica. El análisis de enriquecimiento químico indica alteraciones en metabolitos asignados a las clases químicas de los oligopéptidos, péptidos cíclicos y las lisofosfatidilcolinas en pacientes, mientras que los oligopéptidos únicamente estuvieron enriquecidos en pacientes con ventilación mecánica. Particularmente, se encontró una alteración en los niveles (i.e., reducción) de metabolitos de la familia de las cininas (i.e., bradicinina, neurocinina y sustancia P) en pacientes, las cuales participan en la homeostasis del sistema circulatorio. En conclusión, los resultados de este estudio sugieren que los sujetos con la COVID-19 presentan alteraciones en el metabolismo, con mayor notoriedad en la orina, que pudiesen contribuir en el desarrollo de patologías del sistema cardiovascular.In 2019 a novel coronavirus originated named SARS-CoV-2, the causal agent of the coronavirus disease or COVID-19. Despite vaccination and antiviral drug therapy, some subjects diagnosed with COVID-19 still develop severe symptoms and die. Studies suggest that the host’s response (principally that of the immune system) contributes to the development of the observed complications. Nevertheless, little is known about the molecular perturbations the pathology causes in organs and systems beyond the immune system. In this work, we proposed to study the molecular perturbations that subjects with COVID-19 present compared to subjects without the disease through a metabolomics approach. The project consisted of a pilot study comprising two cohorts; 14 hospitalized subjects diagnosed with COVID-19 (positive test to SARS-CoV-2 by RT-PCR; referred to as “patients”) and 10 subjects without symptomatology (medical professionals; referred to as “control group”). Plasma and urine samples from both cohorts were collected for liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS2), chemoinformatic, and univariant and multivariant statistical analyses. No significant differences in clinical and demographic variables were noted among cohorts. Globally, results suggest a major change in the urine metabolome (group of metabolites) between patients and the control group, while the plasma metabolome better distinguishes patients with mechanical ventilation versus those without. Chemical enrichment analysis indicates alterations of metabolites classified as oligopeptides, cyclic peptides, and lysophosphatidylcholines in patients, while oligopeptides were uniquely enriched in mechanically ventilated patients. Particularly, we found altered levels (i.e., reduction) of metabolites from the kinin family (i.e., bradykinin, neurokinin, and substance P) that participate in the circulatory system homeostasis. In conclusion, the results suggest that subjects with COVID-19 present alterations in the metabolism, better observed in the urine, that could contribute to developing cardiovascular disease
Activity of the exopolysaccharide produced by the microalgae Porphyridium cruentum on the bacteria Vibrio harveyi and Escherichia coli
No full textLa acuicultura es una actividad enfocada a la producción de alimentos que ha mantenido un crecimiento constante en las últimas décadas. Sin embargo, esta actividad se ha visto afectada por brotes de enfermedades infecciosas que merman su producción. La bacteria Vibrio harveyi es uno de los agentes infecciosos que más ha afectado a esta actividad, y como es ya sabido, el uso de antibióticos es cada vez más cuestionado, ya que su mal uso favorece la resistencia bacteriana. En el presente trabajo se estudió la aplicación del exopolisacárido sulfatado (EPS) producido por la microalga Porphyridium cruentum, para el posible control de la bacteria V. harveyi. Para tal efecto, se realizó un cultivo de P. cruentum y se llevaron a cabo extracciones de EPS de las distintas fases de crecimiento del alga. El EPS colectado fue preparado en concentraciones de 0.05, 0.1 y 0.2 mg ml-1 para las pruebas de actividad antimicrobiana. Se realizaron cultivos de las bacterias V. harveyi y Escherichia coli (bacteria modelo) y de estas se obtuvieron concentraciones de 1.5x108 UFC ml-1 de las fases de crecimiento exponencial (FCE) que fueron inoculadas en medio Mueller Hinton para realizar las pruebas de sensibilidad. Los resultados indican que el EPS no generó inhibición en ninguna de las especies bacterianas en las concentraciones ensayadas. Las causas por las cuales se observaron estos resultados pueden deberse a que el EPS no presenta las propiedades bioquímicas necesarias para generar una inhibición de crecimiento en ambas bacterias o que algún problema metodológico impidió corroborar dicho efecto. Además, no hay diferencia estadística en la producción de EPS (promedio: 2.84 ± 0.14 mg ml-1) en las distintas fases de crecimiento; sin embargo, el contenido de azucares de glucosa, xilosa y galactosa del EPS aumentó en la FCE, esto indica que el contenido de estos azucares está relacionado a la fase de crecimiento de P. cruentum. Adicionalmente, se obtuvo que el EPS no presenta una diferencia estadística en contenido de sulfatos, Así que, el contenido de sulfatos no depende de la fase de crecimiento en la que se encuentre el alga, ni del contenido de los azúcares.Aquaculture is an activity focused on food production that has maintained a constant growth in recent decades. However, this activity has been affected by outbreaks of infectious diseases that reduce its production. The bacterium Vibrio harveyi is one of the infectious agents that has most affected this activity, and as is already known, the use of antibiotics is increasingly questioned, since its misuse favors bacterial resistance. In the present work, the application of the sulfated exopolysaccharide (EPS) produced by the microalgae Porphyridium cruentum was studied, for the possible control of the bacterium V. harveyi. For this purpose, a culture of P. cruentum was carried out and EPS extractions were carried out from the different phases of algae growth. The collected EPS was prepared in concentrations of 0.05, 0.1 and 0.2 mg ml-1 for antimicrobial activity testing. Cultures of the bacteria V. harveyi and Escherichia coli (model bacteria) were carried out and from these concentrations of 1.5x108 CFU ml-1 of the exponential growth phases were obtained and inoculated in Mueller Hinton medium to perform the sensitivity tests. The results indicate that EPS did not generate inhibition in any of the bacterial species at the concentrations tested. The reasons why these results were observed may be due to the fact that EPS does not have the biochemical properties necessary to generate a growth inhibition in both bacteria or that some methodological problem prevented corroborating this effect. In addition, there is no statistical difference in EPS production (average: 2.84 ± 0.14 mg ml-1) in the different growth phases; however, the sugar content of glucose, xylose and galactose of EPS increased in exponential growth phases, this indicates that the content of these sugars is related to the growth phase of P. cruentum. Additionally, it was obtained that the EPS does not present a statistical difference in sulfate content, so the sulfate content does not cdepend on the growth phase in which the algae is located, nor on the content of the sugars
Conjugate heat transfer study in a triple glass window with a phase change material
No full textEn esta investigación se presenta el análisis numérico de la transferencia de calor conjugada (conducción, convección e intercambio radiativo superficial) en una ventana de triple vidrio con un material de cambio de fase (PCM) en un clima cálido y un clima templado, los cuales corresponden a la ciudad de Mérida, Yucatán y la Ciudad de México, respectivamente. Se evaluaron dos configuraciones de ventana con PCM: TV1-PCM, compuesto por tres vidrios claros de 4 mm de espesor cada uno, un PCM de 5 mm de espesor ubicado sobre la superficie interna del vidrio exterior y dos cavidades con aire de 10 mm de espaciamiento cada una; y TV2-PCM, que es similar a TV1-PCM, pero con el PCM ubicado sobre la superficie del vidrio intermedio. El desempeño térmico de las ventanas con PCM fue comparado con el de dos configuraciones de referencia, ventana de triple vidrio (TV) y un vidrio convencional (VC), usando las condiciones del día más cálido y el día más frío de las distintas estaciones del año. Adicionalmente, se evaluó la configuración TV2-PCM con un espesor de PCM de 10 mm para el clima cálido, a la cual se le denominó TV3-PCM. Se usó el método de volumen finito para resolver las ecuaciones de conservación de masa, momentum y energía. Asimismo, se usó el método de radiosidad-irradiancia para resolver el intercambio radiativo superficial. Además, se utilizó el método de calor específico efectivo para modelar la conducción de calor del PCM. La evaluación térmica se llevó a cabo en términos del flujo de calor al interior por unidad de área, la temperatura de la superficie interior, el tiempo de retraso y el factor de decremento; también, se determinó el consumo eléctrico y las emisiones de CO2 provocadas por la energía ganada a través del sistema. Los resultados mostraron que, la configuración TV3-PCM disminuye los flujos de calor y la temperatura de la superficie al interior de manera considerable con respecto a las demás configuraciones de ventana bajo condiciones de clima cálido. Asimismo, ésta configuración redujo el consumo eléctrico y las emisiones de CO2 hasta un 38 y 7.1 % con respecto a la configuración VC y TV. Por su parte, en un clima templado la configuración TV1-PCM redujo los flujos de calor total al interior aproximadamente entre un 50 y 60 % y un 25 y 30 % con respecto a los del VC y TV, respectivamente; no obstante, el tipo de PCM y el espesor estudiado no mejoró considerablemente el comportamiento...This research presents the numerical analysis of the conjugate heat transfer (conduction, convection, and surface radiative exchange) in a triple glass window with a phase change material (PCM) under warm weather and temperate weather conditions, which correspond to the city of Merida, Yucatan, and Mexico City, respectively. Two window configurations with PCM were evaluated: TV1-PCM, which is formed by three clear glasses of 4 mm in thickness each, a PCM of 5 mm in thickness located on the inner surface of the outer glass, and two air-cavities of 10 mm in width each one; and TV2-PCM, which is similar to TV1-PCM, but with the PCM located on the middle glass surface. The thermal performance of the windows with PCM was compared against two reference configurations, a triple glass window (TV) and a conventional single glass window (VC), under weather conditions corresponding to the warmest day and the coldest day of the different seasons. Besides, the TV2-PCM with a PCM of 10 mm in thickness was also evaluated for the warm weather, which was named TV3-PCM. The mass, momentum, and energy conservation equations were solved using the finite volume method, while the surface radiative exchange was solved using the radiosity-irradiance method. Moreover, the effective specific heat method was used to model the heat conduction of the PCM. The thermal evaluation was carried out in terms of the heat flux to the inside, the inner surface temperature, the time lag, and the decrement factor; also, it determined the electrical consumption and CO2 emissions caused by the energy gain through the system. The results showed that the TV3-PCM configuration decreased the heat fluxes and the temperature from the surface to the interior considerably with respect to the other window configurations under warm weather conditions. Also, this configuration reduced the electrical consumption and CO2 emissions by up to 38 % and 7.1 %, respectively, compared to the VC and TV configurations. On the other hand, in a temperate climate, the TV1-PCM configuration reduced the total heat fluxes to the inside by approximately 50-60 % and 25-30 % with respect to the VC and TV, respectively; however, the type of PCM and the thickness studied did not improve the dynamic thermal behavior of the proposed windows. Also, it was concluded that multiple pane windows with/without PCM decreased the direct solar radiation towards the interior by up to 60 % with respect to VC; furthermore, these improved the .
Nonlinear analysis with modulated signals for the characterization of power amplifiers
No full textEn este trabajo de investigación se analiza el comportamiento de un amplificador de potencia (PA) y un transistor en régimen no-lineal, empleando el software Advanced Design System (ADS) en donde se obtienen las curvas de distorsión AM-AM y AM-PM por medio del software ya mencionado para describir el comportamiento del PA y el transistor. Además, se describen algunas clases en las que se pueden operar los PA que son la clase A, clase B, clase AB y clase C, dependiendo del valor de voltaje entre compuerta y fuente (V_gs) del transistor que se utiliza para su diseño e identificar qué tan lineal y eficiente se puede comportar.Se utiliza el simulador ADS para hacer un análisis no lineal empleando el método de balance armónico para realizar simulaciones a 1 tono y a 2 tonos. Por otro lado, se realizan simulaciones de señales moduladas para excitar el PA y el transistor, utilizando la modulación de amplitud en cuadratura (QAM) y la multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM), para de esta manera determinar las curvas de distorsión AM-AM y AM-PM.In this research work, the behavior of the power amplifier (PA) and a transistor in a non-linear regime is analyzed. The Advanced Design System (ADS) software is used to obtain the distortion curves AM-AM and AM-PM to describe the behavior of the PA and the transistor. In addition, several classes are described in which the PAs can be operated, which are class A, class B, class AB, and class C, depending on the voltage value between gate and source (V_gs) of the transistor that is used for its design and identify how linear and efficient it can behave. The ADS simulator is used to make a nonlinear analysis using the harmonic balance method to perform simulations at 1-tone and 2-tones. On the other hand, simulations using modulated signal are also performed to excite the PA and the transistor, where quadrature amplitude modulation (QAM) and Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) are used in this way in order to determine the AM-AM and AM-PM distortion curves
Team formation problems
No full textEn vista del creciente interés en los equipos de trabajo efectivos y en cómo formarlos, surge un nuevo y desafiante problema de optmización combinatoria denominado Problema de Formación de Equipo (PFE). EL PFE atiende la siguiente problemática: dado un conjunto de candidatos y una función de efectividad de equipo, ¿cuáles de los candidatos formarían un equipo de máxima efectividad para una tarea en particular? Tras poco más de dos décadas de investigación sobre el PFE, aún se sabe muy poco del problema en sí. Mientras tanto la formulación de modelos particulares sigue en aumento. Esto se debe en parte a que los equipos existen en diversos contextos como la ingeniería, los deportes, los servicios médicos y de emergencia, entre muchos otros. Por otra parte, los modelos también varían en cuanto a su función de efectividad de equipo y a sus datos de entrada. Los primeros PFEs modelan la efectividad de equipo simplemente con respecto a las habilidades individuales de los candidatos, mientras que los modelos subsecuentes se enfocan más en la interacción de los integrantes. En esta tesis, se propone una clasificación taxonómica de los PFEs desde la perspectiva de la estructura de los modelos. Adicionalmente, se estudian los elementos para un modelo de formación de equipo más general. Particularmente, se propone un modelo no simétrico para medir y clasificar la fuerza del vínculo entre dos personas, tomando como entrada una red social profesional. Finalmente, se usa este modelo no simétrico para diseñar un criterio de densidad de colaboración entre miembros del equipo, y se implementa en un modelo de optimización multi-objetivo de PFE. En primera instancia, la taxonomía propuesta ayuda a organizar los modelos de la literatura, promueve la identificación de elementos esenciales en los modelos, y también establece una relación entre los PFEs y otros problemas combinatorios conocidos. En segunda instancia, el modelo no simétrico propuesto para medir y clasificar la fuerza del vínculo entre personas, revela una dimensión adicional en los datos que permite analizar estructuras de interacción más complejas. Finalmente, el criterio de densidad de colaboración propuesto muestra un mejor desempeño en comparación con varios criterios de distancia de comunicación, al implementarse en combinación con un criterio de habilidad técnica del equipo, mediante un enfoque multi-objetivo. Colectivamente, estos resultados, junto con evidencia de otras disciplinas referente a...In view of the growing interest in effective work teams and how to form them, a new and challenging combinatorial optimization problem called the Team Formation Problem (TFP) has emerged. The TFP addresses the following problem: given a set of candidates and a team effectiveness function, which of the candidates would form a team of maximum effectiveness for a particular task? After a little more than two decades of research on the TFP, we still know very little about the problem itself. Meanwhile the formulation of particular models continues to increase. This is partly because teams exist in diverse contexts such as engineering, sports, medical and emergency services, among many others. Moreover, models also vary in terms of their team effectiveness function and its inputs. Early TFPs model team effectiveness simply with respect to the individual skills of the candidates, while subsequent models focus more on the interaction of the members. In this thesis, a taxonomic classification of TFPs is proposed from the perspective of the models’ structure. Additionally, the elements for a more general team formation model are studied. In particular, a non-symmetric model is proposed to measure and classify the tie strength between two people, taking as input a professional social network. Finally, this non-symmetric model is used to design a criterion based on the density of collaboration between team members, and implemented in a multi-objective optimization TFP model. In the first instance, the proposed taxonomy helps to organize the models in the literature, promotes the identification of essential elements in the models, and also establishes a relationship between TFPs and other well-known combinatorial problems. Second, the proposed non-symmetric model for measuring and classifying the tie strength reveals an additional dimension in the data that allows us to analyze more complex interaction structures. Finally, the proposed criterion shows a better performance compared to multiple criteria based on communication distance, when implemented in combination with a criterion of technical skill level in a team, using a multi-objective approach. Collectively, these results, along with the evidence from other disciplines regarding team effectiveness, help us to better understand the problem and the considerations for designing more general models, and the development of a theory around the problem
Effects of fish meal replacement by Hermetia illucens and Acheta domesticus meals on growth performance, digestibility, digestive enzyme activity, and fatty acid profile of juvenile Totoaba macdonaldi.
No full textEn el cultivo de peces, la harina de pescado (HP) ha sido considerada el ingrediente óptimo para suplir los requerimientos nutricionales de los organismos de cultivo. Sin embargo, su uso es cada vez menos sostenible ya que depende de la captura de organismos del medio natural. Por lo anterior, la búsqueda de ingredientes alternativos a la HP se ha tornado como un tema de gran relevancia, recientemente las harinas de insecto (HI) son una alternativa potencial para cubrir los requerimientos proteicos en las dietas de los peces de cultivo. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de la sustitución progresiva de HP por dos tipos de HI como fuente proteica en el cultivo de juveniles de Totoaba macdonaldi. Se llevó a cabo un bioensayo de alimentación durante 64 días en un sistema de recirculación, reemplazando parcialmente (25 y 50% ) la harina de pescado en la dieta por harina de mosca soldado negro (HMSN; Hermetia illucens) o harina de grillo doméstico (HGD; Acheta domesticus). Se formularon cinco dietas isoprotéicas (48.88±0.15%) e isolipídicas (15.77±0.18%): una con HP (Control), dos con HMSN (M25 y M50) y dos con HGD (G25 y G50). Juveniles de Totoaba macdonaldi (112 g ± 15 g) fueron alimentados con las diferentes dietas tres veces al día a saciedad aparente; cada tratamiento se realizó por triplicado. No se encontraron diferencias significativas en peso final, peso ganado, ni en la tasa de crecimiento específico entre los tratamientos, sin embargo, la tasa de conversión alimenticia y eficiencia proteica se vieron significativamente reducidas en los peces alimentados con la dieta G25. El coeficiente de digestibilidad (CDA), para G50 (71.7±2.6%) fue significativamente menor que para el control (82.4±0.4%) probablemente como resultado del mayor contenido de quitina en estas dietas. El total de PUFAs-n6 en el musculo fue mayor en los peces alimentados con inclusión de HI, mientras que la cantidad de EPA, DHA, PUFAs n3 y LC-PUFAs totales no difirió significativamente entre tratamientos. No se encontraron diferencias significativas en la actividad de las enzimas digestivas en el intestino, ni en ciegos pilóricos de los peces. Con base en los resultados se puede recomendar un remplazo de hasta un 50% de HP por HMSN sin ocasionar un efecto adverso en el crecimiento, la supervivencia, el perfil de ácidos grasos LC-PUFAs, la digestibilidad y la actividad de las enzimas digestivas de Tototaba macdonaldi. Por otra parte, dado que la inclusión de harina ..Fishmeal (FM) is considered an optimal ingredient meeting the requirement of most cultured fish species. However, it FM productions depends on the capture of organisms from the natural environment which is considered non sustainable. Therefore, the search for alternative ingredients to FM has become a topic of great relevance in the industry, where insect meals (IM) are considered a promising alternative. Thus, the objective of this work was to evaluate the effect of the progressive substitution of FM by two types of IM as a protein source in the culture of juveniles of Totoaba macdonaldi. A 64 day feeding trial was conducted in a recirculation system to evaluate the effects of partial replacement (i.e., 25% and 50% replacement) of FM by insect meals: black soldier fly (Hermetia illucens) and domestic cricket (Acheta domesticus) labeled M and G, respectively. Five isonitrogenous (48%) and isolipidic (15%) diets were formulated: Control, M25, M50, G25 and G50. Triplicate groups of fish (112± 15 g) were fed three times a day to apparent satiation. At the end of the trial, no significant differences were found in final body weight, percent weight gain, and specific growth rate (p <0.05). Feed conversion ratio and protein efficiency ratio significantly decreased for fish fed the G25 and G50 diets. Apparent digestibility coefficients (ADC) of dry matter decreased for diets containing cricket meal, G50 (71.7 ± 2.6%) significantly lower than the control (82.4 ± 0.4%). Total n6-PUFAs was higher in the fish fed with diets that containing IM, while the amount of EPA, DHA, n-3-PUFAs and total LC-PUFAS did not significantly differ between dietary treatments. Additionally, no significant differences were found in the activity of digestive enzymes in the intestine or pyloric cecum of the fish. In conclusion, the results of the current study demonstrated that up to 50% of H.illucens meal , may successfully replace FM in diets for juvenile Tototaba macdonaldi without impairing growth, survival, fatty acid profile, digestibility and the activity of the digestive enzymes. On the other hand, inclusion of A. domesticus meal may affect the fish productive indices and the digestibility of the diets. More research is warranted to evaluate the effects on the fish digestion, lipid metabolism and amino acid availability to elucidate the observed results
Valores de δ15N de distintos grupos del zooplancton para inferir fuentes de nitrógeno en la región de aguas profundas del Golfo de México
No full textN2 fixation is an important source of new N in oceanic oligotrophic waters, but its contribution has not been quantified in the central and southern Gulf of Mexico (GM), where mesoscale anticyclonic (ACE) and cyclonic eddies (CE) influence NO3- availability for phytoplankton. I investigated the temporal and spatial variation in zooplankton δ15N values as a proxy for baseline nitrogen sources and estimated the contribution of N2 fixation and subsurface nitrate to secondary production. Also, synoptic gulf-wide isoscapes of carbon and nitrogen in the Gulf of Mexico based on zooplankton were used as a proxy for the isotopic baseline and calculated regional contributions of N sources. Copepods, euphausiids, and two size classes of zooplankton were collected from 0-200 m during five XIXIMI cruises between 2011 and 2016. For the synoptic gulf-wide isoscapes, zooplankton were sampled at 0-200 m (depth permitting) during the XIXIMI-06 and GOMECC-3 cruises held during the summer 2017. To estimate the fractional contribution of potential nitrogen sources, the gulf was divided into six regions based on the spatial distribution of surface chl a, SST from remote sensing products and likely region-specific source contributions: coastal northern GM (NGMc), northern oceanic GM (NGMo), central GM (CGM), southern GM (SGM), Yucatan Shelf (YS) and region of influence of the Loop Current (LC). A literature survey of POM isotope ratios was used to characterize region-specific endpoint isotope ratios for use in a Bayesian isotope mixing model. Zooplankton δ15N values were higher during winter due to wind-driven deepening of the mixed layer, reflecting NO3- transport toward the surface. There was a higher estimated contribution of N2 fixation during the highly stratified summer months. Zooplankton δ15N values from ACEs were significantly lower than in CE, associated with a deepening of the 25.5 isopycnal and lower depth-integrated [NO3-]. N2 fixation contributed 60-80% of the N in ACEs. Some stations within the Bay of Campeche showed higher δ15N values due to NO3- transport to the euphotic layer due to a semi-permanent CE, regional upwelling and river discharge. Regional differences in δ15N values and the results of Bayesian mixing models indicated nitrogen fixation is an important source (45-74% contribution) of new nitrogen in the oceanic regions of the gulf (NGMo, CGM, CGM, LC), and YS, even considering the potential input of relatively light nitrate that reflects ....La fijación de N2 es una fuente importante de N nuevo en aguas oligotróficas oceánicas, pero su contribución no ha sido cuantificada en el centro y sur del Golfo de México (GM), donde los remolinos de meso-escala anticiclónicos (ACE) y ciclónicos (CE) influyen en la disponibilidad de NO3- para el fitoplancton. Se investigó la variación temporal y espacial en los valores de δ15N del zooplancton como un indicador de línea base las fuentes de nitrógeno y estimamos la contribución de la fijación y el nitrato sub-superficial a la producción secundaria. Además, se usaron isoscape sinópticos de carbono y nitrógeno del zooplancton de todo el golfo de México como aproximación de la línea de base isotópica y las contribuciones regionales calculadas de las fuentes de N. Se recolectaron muestras de copépodos, eufáusidos y dos clases de tamaño de zooplancton de 0 a 200 m de profundidad durante cinco cruceros XIXIMI entre 2011 y 2016. Para los isoscapes sinópticos de todo el golfo, se tomaron muestras de zooplancton a 0-200 m de profundidad (si la profundidad lo permitió) durante el XIXIMI-06 y GOMECC-3 realizados durante el verano de 2017. Para estimar la contribución relativa de las posibles fuentes de nitrógeno, el golfo se dividió en seis regiones en función de la distribución espacial de la chl-a superficial, SST satelital y las posibles contribuciones de fuentes específicas de cada región: GM norte costero (NGMc), GM norte oceánico (NGMo), GM central (CGM), GM sur (SGM), Plataforma de Yucatán (YS) y región de influenciada por la Corriente del Lazo (LC). Se utilizaron valores de composición isotópica de materia orgánica particulada (MOP) tomados de literatura para caracterizar los valores isotópicos de los endmembers específicos para cada región que se utilizaron para el modelo de mezcla de isótopos bayesiano. Los valores δ15N de zooplancton fueron más altos durante el invierno debido a la profundización de la capa de mezcla impulsada por el viento, lo que refleja el transporte de NO3 hacia la superficie. Hubo una mayor contribución estimada de la fijación durante los meses de verano altamente estratificados. Los valores δ15N del zooplancton dentro de ACE fueron significativamente más bajos comparados con CE, asociados con una profundización de la isopicna 25.5 y una profundidad integrada más baja [NO3-]. La fijación contribuyó con el 60-80 % del N en los ACE. Algunas estaciones dentro de la Bahía de Campeche mostraron valores más altos de δ15N debido al ..
Geometry and structure of subsurface hydrothermal systems in the Pescadero Sur basin, Gulf of California, from high-resolution bathymetry and shallow acoustic profiles.
No full textEl Golfo de California (GC) es el resultado de un sistema de deformación transtensional, caracterizado por un arreglo de fallas normales y de rumbo que conectan una serie de cuencas sedimentarias de tipo pull-apart. Aquí, el adelgazamiento de la corteza continental por la apertura del golfo, la actividad volcánica reciente (i.e., corteza oceánica jóven), el desarrollo de fallas y fracturas que se propagan a lo largo del golfo y la rápida sedimentación, proveen las condiciones ideales para el desarrollo de sistemas hidrotermales. Estos sistemas necesitan tres componentes principales para su formación: (i) una fuente de calor, (ii) un medio sedimentario permeable y (iii) fluidos sometidos a altas temperaturas por tiempo prolongado. Estos sistemas se forman en zonas de fallamiento activo, donde se producen anomalías de calor que están asociados con la formación de nueva corteza oceánica, emplazamiento de cuerpos ígneos hipoabisales (sills) y deformación plástica del fondo marino. Estos sistemas están caracterizados por la formación de chimeneas hidrotermales y por la proliferación de un ecosistema extremófilo bastante diverso. La cuenca Pescadero Sur (CPS) está ubicada en la porción sur del GC, la cual presenta una morfología sigmoidal con una marcada asimetría en forma de Z delimitada por las fallas transformes de Pescadero Norte y Sur. En esta región, las cuencas se caracterizan por grandes tirantes de agua, bajas tasas de sedimentación y un fondo marino fuertemente fracturado por estructuras subsidiarias. El adelgazamiento cortical en esta parte del golfo y el flujo de calor cercano a la superficie del fondo marino, han generado las condiciones ideales para la formación de los campos hidrotermales Auka’ y Jaichmaat’ los cuales hacen de esta parte del GC un lugar megadiverso. Con el propósito de caracterizar la geometría del sistema térmico de la CPS, se llevó a cabo un análisis estructural a partir de batimetría de alta resolución y se interpretaron perfiles acústicos someros de alta resolución que cubren un área de ~60 km2 . Se escogieron aquellos perfiles levantados de manera paralela, en donde se observaron un conjunto características como una zona transparente (i.e., material sedimentario que contiene el fluido hidrotermal), cobertura sedimentaria, basamento cristalino y zonas de fallas y fracturas. Posteriormente se realizó un cálculo del volumen del acuífero a partir de un método simple conocido como triangulación Delaunay. Los resultados indican ...The Gulf of California is the result of a transtensional deformation system, characterized by an array of normal and strike-slip faults that connect a series of pull-apart sedimentary basins. Here, the thinning of the continental crust by the opening of the gulf, recent volcanic activity (i.e., young oceanic crust), the development of faults and fractures that propagate along the gulf, and rapid sedimentation provide ideal conditions for the development of hydrothermal systems. These systems need three main components for their formation: a heat source, permeability, and fluid, they form in active fault zones, where heat anomalies occur that are associated with the formation of new oceanic crust, emplacement of hypabyssal igneous bodies (sills), and plastic deformation of the seafloor. These systems are characterized by the formation of hydrothermal vents and the proliferation of a diverse extremophile ecosystem. The Pescadero Sur basin (CPS) is located in the southern portion of the CG, which presents a sigmoidal morphology with a marked Z-shaped asymmetry delimited by the Pescadero Norte and Sur transform faults. In this region, the basins are characterized by large water draws low sedimentation rates, and a seafloor strongly fractured by subsidiary structures. Cortical thinning in this part of the gulf and heat flow near the seafloor surface has created ideal conditions for the formation of the Auka' and Jaichmaat' hydrothermal fields, which make this part of the GC a megadiverse place. To characterize the geometry of the thermal system of the SCP, a structural analysis was carried out from high-resolution bathymetry and high resolution shallow acoustic profiles covering an area of ~60 km2 were interpreted. Parallel profiles were chosen, where a set of transparent zones (i.e., sedimentary material containing the hydrothermal fluid), sedimentary cover, crystalline basement, and fault and fracture zones were observed. Subsequently, an aquifer volume calculation was performed by the Delaunay triangulation method. The results indicate that the total volume of the fluid present in the system is 228.6 x 10^6 m^3. It has been found that in regions close to the hydrothermal vents the volume is greater, which is possibly related to magmatic injections or fluids percolating through the faults and fractures interpreted in the region. It is inferred that there is a plumbing system composed of sills that are emplaced at shallow depths. Here, the resulting ..
Determination of the fluid-rock chemical equilibrium state of the Cerro Prieto (CP-I), Baja California, geothermal reservoir from the geothermometry of solutes
No full textEl estado de equilibrio en un sistema geotérmico se puede determinar a partir de la interacción fluido-roca que se lleva a cabo en el yacimiento, donde la composición química de los fluidos (vapor y agua) dependerá del tiempo de interacción con la roca y de la temperatura, lo que resulta un cambio en la composición mineralógica de la roca (alteración mineral) del yacimiento. La temperatura del yacimiento se puede estimar a partir del uso de geotermómetros, los cuales son ecuaciones analíticas desarrolladas a partir de la composición química de fluidos y del estado de equilibrio químico que existe entre la interacción fluidoroca. Cuando hay variación en las condiciones de equilibrio la estimación de la temperatura con la geotermometría puede ser equivocada. En el presente trabajo, se realizó un análisis termodinámicoquímico del estado de equilibrio fluido-roca del campo geotérmico de Cerro Prieto (CP-I), a partir de información de la composición química de fluidos de pozos. Se desarrolló un programa (en lenguaje fortran) para el cálculo de las actividades iónicas y coeficientes de actividad para los principales constituyentes iónicos disueltos en las aguas geotérmicas (Na+, K+, Mg2+ y Ca2+) y a partir de diagramas de estabilidad mineral se observó que los fluidos geotérmicos del campo tienden al equilibrio entre los minerales microclina (feldespatos-K) y albita (plagioclasa-Na). El mineral que gobierna al Ca2+ en el fluido es la wairakita. Con esto se determinó que el CGCP-I se encuentra en cuasi-equilibrio en un estado metaestable a una temperatura de 280 °C. Se desarrollaron geotermómetros basados en actividades iónicas y relaciones de concentración para Na/K, cuyas estimaciones de temperatura presentan errores normalizados de ±10% con respecto a la temperatura del yacimiento, demostrando una reducción en la incertidumbre de las estimaciones en comparación con las ecuaciones clásicas. Este trabajo propone que con el desarrollo de geotermómetros basados en la composición química del campo geotérmico y las temperaturas de fondo de pozo (BHT) se tendría un mejor control y un monitoreo más eficaz en la estimación de las temperaturas del yacimiento y con ello complementar estudios para identificar nuevas áreas con potencial de producción en el campo geotérmico.The state of equilibrium in a geothermal system can be determined from the fluid-rock interaction that takes place in the reservoir, where the chemical composition of the fluids (steam and water) will depend on the time of interaction with the rock and the temperature, resulting in a change in the mineralogical composition of the rock (mineral alteration) of the reservoir. Reservoir temperature can be estimated from the use of geothermometers, which are analytical equations developed from the chemical composition of fluids and the state of chemical equilibrium that exists between fluid-rock interaction. When there is variation in the equilibrium conditions, the temperature estimation with geothermometry can be wrong. In the present work, a thermodynamic-chemical analysis of the fluid-rock equilibrium state of the I-section of the Cerro Prieto geothermal field was carried out, based on information of the chemical composition of well fluids. A program (in fortran language) was developed to calculate the ionic activities and activity coefficients for the main ionic constituents dissolved in the geothermal waters (Na+, K+, Mg2+ and Ca2+) and from mineral stability diagrams it was observed that the geothermal fluids of the field tend to equilibrium between the minerals microcline (feldspars-K) and albite (plagioclase-Na). The Ca2+ governing mineral in the fluid is wairakite. With this, it was determined that CGCP-I is in quasi-equilibrium at a temperature of 280 C. In addition, geothermometers based on ionic activities and concentration ratios for Na/K were developed. The temperatures obtained by means of the geothermometers developed in this work present normalized errors of less than ±10% with respect to the reservoir temperature. Therefore, when comparing their performance with classical geothermometers, they show a reduction in the uncertainty of the estimates of the reservoir temperatures. This work proposes that, with the development and implementation of geothermometers based on the chemical composition of the geothermal field and bottom-hole temperatures (BHT), there would be a better control and a more effective monitoring in the estimation of reservoir temperatures and thus complement studies to identify new areas with production potential in the geothermal field
Rol del tensor de esfuerzos viscosos del fluido en la propagación de ondas poroelásticas a través de discontinuidades
No full textThe fluid viscous stress tensor captures the stresses due to the strain rate of a Newtonian fluid. The trace of this tensor describes the pressure dissipation, and the trace-free part describes the fluid shear motion, i.e., the fluid vorticity. Both terms represent the two intrinsic loss mechanism of the fluid. This tensor is missing in the widely used Biot theory of poroelasticity. As a result, the viscous dissipation within the fluid is not adequately captured in this theory. It only accounts for the viscous dissipation due to the drag of the relative motion of the constituent parts of a porous medium. The missing fluid viscous stress tensor has implications for waves across poroelastic discontinuities. This thesis studies those implications by analyzing the wave-scattering on planar contacts with impermeable and permeable surfaces. It is carried out in the framework of the de la Cruz-Spanos poroelasticity theory that includes the fluid viscous stress tensor into the constitutive relations. This theory incorporates an additional wave process, the slow S-wave, which manifests the fluid vorticity at macroscale, along with the fast P-, slow P-, and fast S-waves predicted in the Biot theory. The case of impermeable surfaces is of particular interest because it enhances the generation of fluid vorticity; hence the implications of the fluid viscous stress tensor are more apparent. This case shows that, without the fluid viscous stress tensor in the poroelastic constitutive equations, the motion of the fluid is unconstrained in the tangential direction of the contact. It causes a violation of the fundamental no-slip boundary condition of the fluid. The absence of fluid viscous stress tensor not only affects the definition of boundary conditions but also causes a change in the amplitude of the scattered waves. In the case of S-waves, it generates a reduction of amplitude that, in impermeable surfaces, exists even if there is not any contrast in properties. It also occurs in the P-waves. However, there is a minor amplitude reduction in this case. This effect is not limited to the impermeable surfaces, but it also appears in the permeable contacts with variations in properties. In all the cases, those effects are not exclusively a function of the frequency. Instead, they are dependent on the contrast of properties at the heterogeneity and the hydraulic contact. Therefore, the effect of the viscous stress can not be determined with a single term in the equations...El tensor de esfuerzo viscoso del fluido captura los esfuerzos debidos al cambio en el tiempo de la deformación de un fluido Newtoniano. La traza de este tensor describe la disipación de presión, y la parte libre de traza describe el movimiento de cizalla del fluido, es decir, la vorticidad del fluido. Ambos procesos representan los dos mecanismos de atenuación intrínseca del fluido. Este tensor no existe en la ampliamente utilizada teoría de poroelasticidad de Biot. Como resultado, la disipación viscosa en el fluido no se incluye adecuadamente. Esta solo tiene en cuenta la disipación debida al arrastre del movimiento relativo de las partes que constituyen el medio poroso. La falta del tensor de esfuerzo viscoso del fluido tiene implicaciones para la propagación de ondas a través de discontinuidades poroelásticas. Esta tesis estudia esas implicaciones analizando el scattering de ondas en contactos planos con superficies impermeables y permeables. Esto se realiza en la teoría de poroelasticidad de De la Cruz-Spanos que incluye el tensor de esfuerzo viscoso del fluido en las relaciones constitutivas. Esta teoría describe un proceso adicional, la onda S lenta, que manifiesta la vorticidad del fluido a macro-escala, junto con las ondas P rápida, P lenta y S rápida predichas en la teoría de Biot. El caso de las superficies impermeables es de especial interés porque aumenta la generación de vorticidad del fluido; por lo tanto, las implicaciones del tensor de esfuerzo viscoso son más evidentes. Este caso muestra que sin el tensor de esfuerzo viscoso en las ecuaciones constitutivas, el movimiento del fluido no está restringido en la dirección tangencial al contacto. Esto provoca una violación de la condición fundamental de no deslizamiento del fluido. La ausencia del tensor de esfuerzo viscoso no sólo afecta a la definición de las condiciones de frontera, también provoca un cambio en la amplitud de las ondas convertidas. En el caso de las ondas S, genera una reducción de la amplitud que, en superficies impermeables, existe aunque no haya ningún contraste de propiedades. Esta también se produce en las ondas P; sin embargo, la reducción de amplitud es menor. Este efecto no se limita a las superficies impermeables, también aparece en los contactos permeables con variaciones en las propiedades. En todos los casos, los efectos no son exclusivamente función de la frecuencia. Por el contrario, dependen del contraste de propiedades en la heterogeneidad y el contacto ..